Oldøich Kováø
ELEKTRONIKA sbírka pøíkladù
Oldøich Kováø
ELEKTRONIKA - sbírka pøíkladù Recenzent èeského vydání: Ing. Jiøí Hozman Recenzenti pùvodního slovenského vydání: Prof. Ing. Milan Kejzlar, CSc. Doc. Ing. Peter Gubi, CSc. Doc. Ing. Juraj Mièek, CSc. Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást knihy kopírována nebo rozmnoována jakoukoli formou (tisk, fotokopie, mikrofilm nebo jiný postup), zadána do informaèního systému nebo pøenáena v jiné formì èi jinými prostøedky. Autor a nakladatelství nepøejímají záruku za správnost titìných materiálù. Pøedkládaná zapojení jsou zveøejnìna bez ohledu na pøípadné patenty tøetích osob. Nároky na odkodnìní na základì zmìn, chyb nebo vynechání jsou zásadnì vylouèeny. Vechny registrované nebo obchodní známky pouité v této knize jsou majetkem jejich vlastníkù. Uvedením nejsou zpochybnìna z toho vyplývající vlastnická práva. Vekerá práva vyhrazena © Ing. Oldøich Kováø, 1998 Nakladatelství BEN - technická literatura, Vìínova 5, Praha 10 Oldøich Kováø: Elektronika - sbírka pøíkladù BEN - technická literatura, Praha 1998 1. èeské vydání ISBN 80-86056-57-0
OBSAH 1.
ZÁKLADNÍ METODY LINEÁRNÍ ANALÝZY ELEKTRONICKÝCH OBVODÙ ......................................... 8
2.
RC ÈLÁNKY ..................................................................... 13
3.
POLOVODIÈOVÉ DIODY ................................................ 19
4.
BIPOLÁRNÍ TRANZISTORY ............................................ 29
5.
UNIPOLÁRNÍ TRANZISTORY ......................................... 56
6.
VÝSLEDKY A ØEENÍ PØÍKLADÙ ................................. 58 Základní metody lineární analýzy elektronických obvodù ..................... 58 RC èlánky .............................................................................................. 62 Polovodièové diody ................................................................................ 74 Bipolární tranzistory ............................................................................... 80 Unipolární tranzistory ........................................................................... 143
Knihy nakladatelství BEN technická literatura ....... 148
4 Seznam pouitých symbolù a schematických znaèek Symboly Au - napìové zesílení - dolní mezní kmitoèet fD - horní mezní kmitoèet fH - zlomový kruhový kmitoèet wM H21, b - proudový stejnosmìrný zesilovací èinitel h21, bstr - dynamický (støídavý) proudový zesilovací èinitel v zapojení SE a - stejnosmìrný proudový zesilovací èinitel v zapojení SB H21S - redukovaný proudový zesilovací èinitel H21 IB - stejnosmìrný proud báze tranzistoru - mezní proud báze tranzistoru IBM IC (ICP) - stejnosmìrný kolektorový proud - mezní kolektorový proud ICM - stejnosmìrný proud emitoru IE DIC, DIE, DIB - dynamické zmìny pøísluných proudù i, uo, ui - okamité hodnoty pøísluných velièin Di, Duo, Dui - dynamické zmìny pøísluných velièin LAF - logaritmická kmitoètová amplitudová charakteristika LFF - logaritmická kmitoètová fázová charakteristika d [%] - procentuální odchylka velièiny DICP, Db - tolerance velièin t - èasová konstanta T - perioda signálù jw - Fourierùv operátor p - Laplaceùv operátor 6 b, &S - citlivost kolektorového proudu na zmìny proudového zesilovacího èinitele - kolektorová ztráta PC RT, UT - parametry náhradního zdroje napìtí u1ON - úroveò øídicího napìtí spínaèe, pøi kterém musí být spínaè sepnut u1OFF - úroveò øídicího napìtí spínaèe, pøi kterém musí být spínaè rozepnut u1MIN - minimální úroveò vstupního napìtí u1MAX - maximální úroveò vstupního napìtí - napájecí napìtí UN - výstupní napìtí bázového dìlièe naprázdno UBN - závìrné napìtí køemíkové diody UZ UZ - Zenerovo napìtí UR - referenèní napìtí
5 UQ
UD UBE UEBM UCE UCEM UCES rE gm Zi, Ze Rg ug
- teplotní potenciál polovodièového pøechodu pro tranzistor NPN je jeho hodnota 26 . 103 V pro tranzistor PNP je jeho hodnota 35 . 103 V - úbytek napìtí køemíkové diody polarizované v propustném smìru - úbytek mezi elektrodami báze-emitor ve vodivém smìru - mezní napìtí emitor-báze - napìtí mezi elektrodami kolektor-emitor - mezní napìtí kolektor-emitor - saturaèní napìtí kolektor-emitor - dynamický odpor emitoru - pøenosová vodivost (strmost) - vstupní resp. výstupní impedance - vnitøní odpor generátoru napìtí - výstupní napìtí generátoru
Schematické znaèky Napìový zdroj s napìtím UN. ipka oznaèující orientaci napìtí smìøuje od + k .
Mezisvorkové napìtí UN s orientací ipky ve smyslu napìtí od + k .
Proudový zdroj proudu I, ipka oznaèuje smìr proudu.
Kondenzátor s kapacitou C. Odpor velikosti R. RL
Promìnlivá odporová zátì.
6
Ideální spínaè, kontakt relé.
Køemíková dioda s UD = 0,7 V.
Zenerova dioda s definovaným napìtím UZ.
Bipolární tranzistor NPN.
Bipolární tranzistor PNP.
Napìový zdroj harmonického signálu.
Napìový zdroj obdélníkového signálu.
Relé.
Cívka s indukèností L.
Tlaèítko.
*
' 6
7
J-FET tranzistor s N-kanálem.
7
ÚVOD Sbírka pøíkladù byla urèena studentùm Fakulty øízení a informatiky ilinské univerzity jako studijní pomùcka k pøedmìtu Elektronika. Domnívám se vak, e mùe poslouit kadému, kdo si chce ovìøit míru pochopení dané problematiky. Náplò sbírky se drí uèebních osnov pøedmìtu Elektronika. Pøi jejím sestavování jsem vycházel z pøíkladù formulovaných v prùbìhu nìkolika let pro potøeby výuky tohoto pøedmìtu. Sbírka obsahuje øeené a neøeené pøíklady s výsledky a øeeními pøíkladù uvedených v poslední kapitole. Teorie, která je potøebná k øeení pøíkladù, je uvedena ve skriptech autorù Kováøe a Repky Elektronika. Terminologie a symbolika sbírky je v souladu s jejich terminologií a symbolikou. Za pøíspìvky k obohacení palety pøíkladù ve sbírce dìkuji kolegùm z katedry doc. Ing. Petru Gubiovi, CSc., doc. Ing. Vladimíru Jamrichovi, CSc. a Ing. Jánu Repkovi. Recenzentùm vyslovuji podìkování za pøipomínky, kterými pøispìli ke zvýení obsahové a formální úrovnì práce. V neposlední øadì dìkuji studentovi Mirovi Pienèakovi za pomoc pøi textové a grafické úpravì publikace. V ilinì 1. ledna 1998
autor
Cítili jsme, e podobná pøíruèka pro irí odbornou veøejnost na trhu elektrotechnické literatury chybí. Snaili jsme se proto, aby co moná nejdøíve vyla tato kníka. I kdy by bylo zcela jistì co vytknout (skromná kapitola o unipolárních tranzistorech, pøíli mnoho podobných pøíkladù v kapitole o bipolárních tranzistorech apod.), bylo dùleité ji vùbec vydat. Do budoucna tak vidíme zkvalitnìní obsahu této pøíruèky (pouití unipolárního tranzistoru ve funkci spínaèe v S/H obvodech, pøíklady z oblasti spínacích obvodù øízených z IO analogových i èíslicových a dvoustupòový zesilovaèù se støídavou vazbou, doplnìní nìkterých pøíkladù grafickými závislostmi, rozíøení komentáøù k nìkterým øeeným pøíkladùm,
) pøípadnì vydání dalí pøíruèky, která by obsahovala metodiku øeení pøíkladù podobného typu. Svými pøipomínkami k èeskému vydání pøispìl i recenzent Ing. Jiøí Hozman z katedry radiotechniky ÈVUT, jemu tímto vyslovujeme podìkování. V Praze 11. listopadu 1998
BEN technická literatura
